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摘要 根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》中规定的测量不确定度的分析步骤和方法，并借助于实际测试数据，分析了风速传感器的测试结果的不确定度。利用比较法，对风速传感器测试结果的不确定度的分析结果进行验证。
关键词 标准玻璃量器 容量测量 不确定度 分析
【中图分类号】：O6-33
引 言
任何测量结果都存在误差，使用准确度高的仪器进行测量，其测量误差[1]小，相反，测量误差变大。任何仪器不经过检测，它的测量值就没有溯源关系，其测量数据就不可信。
跟其他常规气象仪器一样，风速传感器由于在室外使用，长期的风沙侵蚀和雨淋，其转轴的润滑油极易变脏和干燥，转轴与轴套配合间隙的磨损和变化，都会对风速传感器的测量准确性有直接影响。
为确保各自动气象站风速测量的准确性、可靠性和可比性，必须使用同样的标准器和测试设备，根据检定规程或校准规范要求，定期开展自动气象站的风速传感器的检测，及时发现存在超出允许值的传感器进行修理或更换，使风速传感器的测量结果符合指标要求。对风速传感器测试结果的不确定度大小，不仅是传感器用户关心的问题，也是标准建标考核，必须要做的一項重要工作。
如何对测试结果的不确定度进行评定？评定结果可信度有多大？是衡量计量检定人员误差分析能力的尺度。
对测试结果进行不确定度[2]分析，最具说服力的就是针对一组测试数据，并按规范要求的原则，进行分析和评估。本文在对风速传感器检定结果的不确定度分析时，遵循了以上原则，相信会有借鉴意义。
1. 测量过程描述
1.1 测量依据：依据JJG20-2001《标准玻璃量器检定规程》。
1.2 测量环境条件：温度（20±5）℃。
1.3 测量标准：电子天平180g/0.1mg，最大允许误差为±2mg，分度值为0.1℃的温度计。
1.4 被测对象：二等标准玻璃量器。
1.5 测量方法：标准玻璃量器的测量通过天平称出被测量器内纯水的质量值，再乘以测量温度下的休整值，即得到20℃时的实际容量，重复测量2次，2次连续测量算术平均值即为被测量器在20℃时的实际容量。
2. 数学模型
式中： —被测量器的实际容量，mL；
—被测量器内纯水的质量值，g；
—测量温度下的修正值，cm3/g
3. 各输入量的标准不确定度评定
3.1 输入量 的标准不确定度 的评定
是由两个标准不确定度的分项组成，即电子天平最大允许误差引入的标准不确定度 和被测量器内纯水质量值测量的不重复性引起的标准不确定度 。
3.1.1 电子天平最大允许误差引入的标准不确定度 评定
180g/0.1mg的电子天平，其标准不确定度 可根据电子天平最大允许误差，采用B类方法进行评定。180g/0.1mg的电子天平的最大允许误差为2.0×10-3g，属于均匀分布，包含因子 = ，故标准不确定度分项 为：
估计 自由度
3.1.2 被测量器内纯水质量值的不重复性引起的标准不确定度 的评定
被测量器内纯水质量值在重复性条件下通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。
本实验在水温22℃时，用180g/0.1mg的电子天平测量被测量器内的纯水质量值，连续测量10次，得到测量列（：g）：25.0012，25.0013，25.0011，25.0015，25.0012，25.0016，25.0010，25.0011，25.0014，25.0012。（注：以上数据是我模拟出的数据，你如果有条件，最好用实测数据）
）
单次测量实验标准差：
另选取9个相同容积的A级25mL的单标线量杯，在重复性条件下连续测量10次，共得到9组测量列，每组测量列分别按上述方法计算得到单次测量实验标准差，详见表3.1.2。
表3.1.2 9组测量列的单次实验标准差
容量（mL） 25mL
单次实验标准差
=0.00019
=0.00022
=0.00020
=0.00021
=0.00022
=0.00018
=0.00019
=0.00020
=0.00020
合并样本标准差 为：
实际测量情况，在重复性条件下连续测量2次，以2次测量值的算术平均值为测量结果，则可得到：
自由度：
3.1.3 输入量 的标准不确定度 的计算与评估
3.2 输入量 的标准不确定度 的评定
由两个标准不确定度分项组成，即温度的变化引起的标准不确定度 和空气密度引起的标准不确定度 。
3.2.1 温度的变化引起的标准不确定度评定
温度变化引起标准不确定度分项采用B类方法评定。引起温度变化的因素主要有：温度测量仪表的分度误差，温度的测量均匀性影响很小可忽略。
在实际测量中，采用50/0.1的水银温度计，故温度计本身存在±0.1℃的误差。当温度相差0.1℃时，根据规程中的公式 ，对 值会带进0.000020cm2/g的误差，属于均匀分布，包含因子 ，故标准不确定度分项 为：
估计 ， 则自由度
3.2.2 空气密度变化引起的标准不确定度分项 的评定
空气密度引起的标准不确定度采用B类方法来评定。目前测量标准玻璃量器的计算中，空气密度采用0.0012g/cm3，而在恒温室中测得的空气密度通常为（0.00117～0.00123）g/cm3。由于空气密度的变化对 的影响，可根据规程中公式 得到 的值，其差值为0.000026cm3/g，属于均匀分布，包含因子 = ，故标准不确定度分项 为：
估计 则自由度 。
3.2.3 输入量 的标准不确定度 的计算
4. 合成标准不确定度及扩展不确定度的评定
4.1 灵敏系数
数学模型：
灵敏系数：
4.2 各不确定度分量及计算表
各输入量的标准不确定度汇总表见表4.2.1
注： =22.0℃； =1.003267cm3/g；； =25.0013g
4.3 合成标准不确定度的计算
4.4 有效自由度
取有效自由度
4.5 扩展不确定度的评定
取置信概率 ，按有效自由度 =50，查 ，则：
5. 测量不确定度报告与表示
25mL单标线量瓶在25mL测量点处测量结果的扩展不确定度为
参考文献
[1] 国家技术监督检验检疫总局。通用计量术语及定义。中国计量出版社，1999.
[2] 国家技术监督检验检疫总局。测量不确定度评定与表示。中国计量出版社，1999.
关键词 标准玻璃量器 容量测量 不确定度 分析
【中图分类号】：O6-33
引 言
任何测量结果都存在误差，使用准确度高的仪器进行测量，其测量误差[1]小，相反，测量误差变大。任何仪器不经过检测，它的测量值就没有溯源关系，其测量数据就不可信。
跟其他常规气象仪器一样，风速传感器由于在室外使用，长期的风沙侵蚀和雨淋，其转轴的润滑油极易变脏和干燥，转轴与轴套配合间隙的磨损和变化，都会对风速传感器的测量准确性有直接影响。
为确保各自动气象站风速测量的准确性、可靠性和可比性，必须使用同样的标准器和测试设备，根据检定规程或校准规范要求，定期开展自动气象站的风速传感器的检测，及时发现存在超出允许值的传感器进行修理或更换，使风速传感器的测量结果符合指标要求。对风速传感器测试结果的不确定度大小，不仅是传感器用户关心的问题，也是标准建标考核，必须要做的一項重要工作。
如何对测试结果的不确定度进行评定？评定结果可信度有多大？是衡量计量检定人员误差分析能力的尺度。
对测试结果进行不确定度[2]分析，最具说服力的就是针对一组测试数据，并按规范要求的原则，进行分析和评估。本文在对风速传感器检定结果的不确定度分析时，遵循了以上原则，相信会有借鉴意义。
1. 测量过程描述
1.1 测量依据：依据JJG20-2001《标准玻璃量器检定规程》。
1.2 测量环境条件：温度（20±5）℃。
1.3 测量标准：电子天平180g/0.1mg，最大允许误差为±2mg，分度值为0.1℃的温度计。
1.4 被测对象：二等标准玻璃量器。
1.5 测量方法：标准玻璃量器的测量通过天平称出被测量器内纯水的质量值，再乘以测量温度下的休整值，即得到20℃时的实际容量，重复测量2次，2次连续测量算术平均值即为被测量器在20℃时的实际容量。
2. 数学模型
式中： —被测量器的实际容量，mL；
—被测量器内纯水的质量值，g；
—测量温度下的修正值，cm3/g
3. 各输入量的标准不确定度评定
3.1 输入量 的标准不确定度 的评定
是由两个标准不确定度的分项组成，即电子天平最大允许误差引入的标准不确定度 和被测量器内纯水质量值测量的不重复性引起的标准不确定度 。
3.1.1 电子天平最大允许误差引入的标准不确定度 评定
180g/0.1mg的电子天平，其标准不确定度 可根据电子天平最大允许误差，采用B类方法进行评定。180g/0.1mg的电子天平的最大允许误差为2.0×10-3g，属于均匀分布，包含因子 = ，故标准不确定度分项 为：
估计 自由度
3.1.2 被测量器内纯水质量值的不重复性引起的标准不确定度 的评定
被测量器内纯水质量值在重复性条件下通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。
本实验在水温22℃时，用180g/0.1mg的电子天平测量被测量器内的纯水质量值，连续测量10次，得到测量列（：g）：25.0012，25.0013，25.0011，25.0015，25.0012，25.0016，25.0010，25.0011，25.0014，25.0012。（注：以上数据是我模拟出的数据，你如果有条件，最好用实测数据）
）
单次测量实验标准差：
另选取9个相同容积的A级25mL的单标线量杯，在重复性条件下连续测量10次，共得到9组测量列，每组测量列分别按上述方法计算得到单次测量实验标准差，详见表3.1.2。
表3.1.2 9组测量列的单次实验标准差
容量（mL） 25mL
单次实验标准差
=0.00019
=0.00022
=0.00020
=0.00021
=0.00022
=0.00018
=0.00019
=0.00020
=0.00020
合并样本标准差 为：
实际测量情况，在重复性条件下连续测量2次，以2次测量值的算术平均值为测量结果，则可得到：
自由度：
3.1.3 输入量 的标准不确定度 的计算与评估
3.2 输入量 的标准不确定度 的评定
由两个标准不确定度分项组成，即温度的变化引起的标准不确定度 和空气密度引起的标准不确定度 。
3.2.1 温度的变化引起的标准不确定度评定
温度变化引起标准不确定度分项采用B类方法评定。引起温度变化的因素主要有：温度测量仪表的分度误差，温度的测量均匀性影响很小可忽略。
在实际测量中，采用50/0.1的水银温度计，故温度计本身存在±0.1℃的误差。当温度相差0.1℃时，根据规程中的公式 ，对 值会带进0.000020cm2/g的误差，属于均匀分布，包含因子 ，故标准不确定度分项 为：
估计 ， 则自由度
3.2.2 空气密度变化引起的标准不确定度分项 的评定
空气密度引起的标准不确定度采用B类方法来评定。目前测量标准玻璃量器的计算中，空气密度采用0.0012g/cm3，而在恒温室中测得的空气密度通常为（0.00117～0.00123）g/cm3。由于空气密度的变化对 的影响，可根据规程中公式 得到 的值，其差值为0.000026cm3/g，属于均匀分布，包含因子 = ，故标准不确定度分项 为：
估计 则自由度 。
3.2.3 输入量 的标准不确定度 的计算
4. 合成标准不确定度及扩展不确定度的评定
4.1 灵敏系数
数学模型：
灵敏系数：
4.2 各不确定度分量及计算表
各输入量的标准不确定度汇总表见表4.2.1
注： =22.0℃； =1.003267cm3/g；； =25.0013g
4.3 合成标准不确定度的计算
4.4 有效自由度
取有效自由度
4.5 扩展不确定度的评定
取置信概率 ，按有效自由度 =50，查 ，则：
5. 测量不确定度报告与表示
25mL单标线量瓶在25mL测量点处测量结果的扩展不确定度为
参考文献
[1] 国家技术监督检验检疫总局。通用计量术语及定义。中国计量出版社，1999.
[2] 国家技术监督检验检疫总局。测量不确定度评定与表示。中国计量出版社，1999.